JPS6196030A

JPS6196030A - 耐水素誘起割れ性及び耐応力腐食割れ性にすぐれた高強度高靭性熱延鋼板の製造方法

Info

Publication number: JPS6196030A
Application number: JP21712684A
Authority: JP
Inventors: Toshio Yokoi; 横井　利雄; Masatoshi Sudo; 正俊須藤
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1984-10-15
Filing date: 1984-10-15
Publication date: 1986-05-14
Also published as: JPS6410565B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は耐水素誘起割れ性及び耐応力腐食割れ性にすぐ
れた高強度高靭性熱延鋼板の製造方法に関する。

近年、鋼板には高強度、高靭性に加えて、耐水素誘起割
れ性や耐応力腐食割れ性にすぐれた高品質鋼板が要求さ
れ・るに至っている。鋼板のこのような腐食割れに最も
大きく影響する因子は、既によく知られているように、
鋼中のマクロ及びミクロ偏析と、非金属介在物の伸長で
あるため、従来、上記のような高品質鋼板には、ＳやＰ
を低減した焼入れ焼戻し鋼や、調質ベイナイト鋼等の均
質調質鋼からなる鋼板が用いられている。しかし、この
ような方法は、生産性と経済性が劣るために、高品質鋼
板を安価に量産化し得ない難点がある。

このため、近年、特に製鋼技術の進歩を背景として、例
えば、Ｓ量が０．００２％以下、Ｐ量が０゜０１０％以
下のような極低Ｓ低Ｐ綱の量産化が実現されるに至り、
比較的高い生産性にて非調質ままでこれら高品質鋼機番
製造する方法が一部で実用化されている。しかし、水素
誘起割れや応力腐食割れのように、極めて多（の因子が
関係する割れについては、例えば、上記のようにＳ量を
ｏ、。

０２％以下に抑え得たとしても、鋼板表面で発生し、鋼
中に浸入する水素の影響を避けることができない。

このような問題を解決するために、最近においては、鋼
の化学成分の観点からは、偏析を抑制するためにＣやＭ
ｎｊｉを低減する、鋼中への水素の浸入と拡散を抑制す
るためにＣｕ　’？）　Ｃｏを添加する、有効な水素ト
ラップサイトを確保するためにＮｂやＴｉを添加する、
更にはＣａＪＰＲＥＭを添加する等の方法が提案されて
おり、一方、金属組織の観点からは、造塊鋳造組織を良
好にすると共に、最終金属組織をフェライト・パーライ
ト組織から微細なフェライト・ベイナイト組織やベイナ
イト組織に変態を制御することが提案されている。

特に、清浄鋼については、後者の変態組織制御によって
、調材の材料特性が改善されることが知られている。

しかし、ラインパイプ用鋼材のように、比較的板厚の大
きい鋼材の場合は、ベイナイト組織のように低温変態生
成物を均一に得難いため、実際上は、化学成分を制御す
ると共に、フェライト・パーライト組織を微細化する方
向での研究が主として進められている。即ち、このフェ
ライト・パーライト鋼においては、主としてパーライト
バンドであるバンド状組織が鋼材の靭性、耐水素誘起割
れ性及び耐応力腐食割れ性に有害な影響を及ぼすので、
熱間圧延を制御して極めて微細な組織とし、パーライト
組織を孤立させるものである。しかし、これらの従来の
方法によれば、ＮＡＣＥ等の苛酷な腐食環境下では、鋼
板の水素誘起割れや応力腐食割れを抑制することができ
ない。

本発明者らは、上記した問題を解決するために、鋼板の
水素誘起割れ及び応力腐食割れを詳細且つ広範囲にわた
って研究した結果、清浄鋼の水素誘起割れ及び応力腐食
割れの割れ発生とその伝播に関しては、粒界に析出する
主としてセメンタイトからなる炭化物が極めて重要な役
割を演じており、この炭化物の析出サイトとその形状を
適切に制御することによって、耐水素誘起割れ性、耐応
力腐食割れ性のみならず、その他の機械的特性にもすぐ
れた熱延綱板を得ることを見出して、本発明に至ったも
のである。

本発明による耐水素誘起割れ性及び耐応力腐食割れ性に
すぐれた熱延綱板の製造方法は、重量％でＣ０．０３〜０．３％、Ｓｉ０．０１〜１６０％、Ｍｎ　　　０．５〜２．０％、Ａｌ　　０．００５〜０．０５％、残部鉄及び不可避的不純物よりなる鋼片を粗圧延した後
、オーステナイト未再結晶域における全圧下率を３０％
以上とし、゛温度９００〜８００℃にて仕上圧延した後
、平均冷却速度１５〜ｂ秒にて温度７５０〜６５０℃ま
で冷却し、更に、加工率３〜２０％にて軽圧下すること
を特徴とすし、かかる方法によって、フェライト粒界で
のセメンタイトの析出を抑制しつつ、フェライト粒内に
微細に多数析出させることができる。

先ず、本発明の方法・において用いる鋼材における化学
成分の限定理由について説明する。

Ｃは、鋼の強度を確保するために必須の元素であり、本
発明においては少なくとも０．０３％を添加する。しか
し、過多に添加するときは鋼の靭性と溶接性とを阻害し
、また、連続鋳造材の場合には中心偏析の異常発生の原
因ともなり、更には、腐食環境下にカソード反応の促進
効果を存するため、その添加量の上限を０．３％とする
。

３ｉは、強力な脱酸剤として添加され、また、素地中に
固容して鋼の伸びや延性を改善する効果を有する。かか
る効果を有効に発現させるためには、少なくとも０．０
１％の添加を必要とするが、しかし、過多に添加すると
きは、溶接性の劣化、清浄度の圧下、表面スケールの発
生等の好ましくない問題を生じるため、その添加量の上
限を１．０％とする。

Ｍｎは、本発明において鋼に所要の強度と靭性を付与す
るために少なくとも０．５％を添加する。

しかし、余りに多量に添加する場合は、ミクロ偏析が顕
著となって異常組織が生成し、耐水素誘起割れ性や靭性
を劣化させるので、その上限を２．０％とする。

Ａｌは、Ｓｉと同様に脱酸剤として必要な元素であり、
少なくとも０．００５％を添加するが、過多に添加する
ときは、靭性を劣化させ、また、鋳造欠陥も顕著となる
ため、上限を０．０５％とする。

Ｐは、鋼においてミクロ偏析を生じ、鋼塊中央部に異常
組織の発生を促進し、耐水素誘起割れ性に有害であるの
で、本発明においては、その含有量は好ましくは０．０
３％以下とする。

また、Ｓは、Ｍｎと結合してＡ系介在物を形成し、割れ
発生の起点となるので有害である。鋼にＣａを添加して
、ＣａＳとしてもその含有量が多くなると、クラスター
状になり、割れを誘起する場合がある。従って、本発明
においては、鋼中のＳ含有量は好ましくは０．０１％以
下とする。

本発明においては、鋼板に更に強度や耐食性を付与する
ために、必要に応じてＣｒ　、、Ｔ　ｔ　−、Ｃｕ、Ｍ
　Ｏ％　Ｎ　ｂ　ｓ　Ｖ及びＮｉよりなる群から選ばれ
る少なくとも１種の元素を添加することができる。

Ｃｒは鋼の強度を高める以外に耐食性を高める効果を有
するが、過多に添加するときは、溶接時にペネトレータ
が発生し、溶接性を著しく阻害するので、その上限を１
．０％とする。

Ｔｉは微細な炭窒化物を析出して、鋼中において水素の
有効なトラップサイトとして作用し、、鋼の耐水素誘起
割れ性を更に改善する。しかし、過多に添加する場合は
、上記炭窒化物が粗大化し、却って割れ発生を助長する
ので、その添加量の上限を０．０５％とする。。

Ｃｕは鋼中への水素の浸入を防止し、弱酸性の腐食環境
下での耐食性を著しく向上させる。このような効果を有
効に発現させるためには、少なくとも０．１％の添加を
必要とする。しかし、１．０％を越えて多量に添加すれ
ば、熱間脆性が生じるので、その添加量の上限を１．０
％とする。

また、Ｍｏ５Ｎｂ、Ｖ及びＮｉは、鋼の強度を上昇させ
ると共に、その靭性を改善するために添加されるが、余
りに過多に加えても上記効果が飽和し、更に、経済性を
考慮して、その上限をＭ。

については０．２％、Ｎｂについては０．１％、■につ
いては０．１％、Ｎｉについては０．２％とする。

更に、本発明においては、鋼にＣａを添加することもで
きる。Ｃａは鋼中の硫化物系介在物の形態と組成を制御
するのに効果があり、特に、Ｃａ／Ｓ≧２を満足する場
合に硫化物系介在物が完全に球状化する結果、すぐれた
耐水素誘起割れ性を付与することができる。しかし、過
多に添加するときは、クラスター状となって、性能が劣
化するので、上限をｏ、　ｏ　ｏ　ｓ　ｏ％とする。

本発明の方法によれば、上記のような化学成分を有する
綱片を粗圧延した後、所定の条件下に処理することによ
って、耐水素誘起割れ性及び耐応力腐食割れ性にすぐれ
た高強度高靭性熱延鋼板を得ることができる。即ち、鋼
片をオーステナイト未再結晶域における全圧下率を３０
％以上とし、温度９００〜８００℃にて仕上圧延した後
、平均冷却速度１５〜ｂ０℃まで冷却し、更に、加工率３〜２０％にて軽圧下す
る。

先ず、本発明の方法においては、鋼片を粗圧延した後、
オーステナイト未再結晶域における全圧下率を３０％以
上とする。３０％よりも小さい場合は、微細組織を得る
ことができず、靭性が劣化するからである。仕上圧延温
度は９００〜８００℃の範囲である。９００℃よりも高
いときは、オーステナイト未再結晶域における圧下を十
分に行なうことが困難であるので、フェライト粒が粗大
化し、靭性が低下する。一方、８００℃よりも低い場合
は、析出フェライトを強化加工することとなり、集合組
織が発達する結果、セパレーションが多発し、板厚方向
の靭性が劣化する。

この仕上圧延後、フェライト中に過飽和に固容させたＣ
を析出させるために、直ちに平均冷却速度１５〜ｂの温度まで急冷する。冷却速度が余りに遅い場合は、冷
却途中で界面にＣが濃縮され、純度の高いフェライトが
析出するため、粒界にセメンタイトが析出しやすい。冷
却速度の上限は特に制限されないが、実操業上の観点か
ら８０℃／秒とする。

この急冷後、本発明の方法においては、セメンタイトを
微細に、且つ、粒内に多く析出させるために、７５０〜
６５０℃の範囲の温度域にて３〜２０％の加工率にて軽
圧下する。この温度域において、フェライト中に析出す
るｃｌが最も多く、この温度域で軽圧下することによっ
て、フェライト粒内でセメンタイトが最も微細に且つ多
数析出するからである。軽圧下温度が上記範囲をはずれ
る場合には、粒界でセメンタイトが多数析出して、所要
の物性を得ることができない。圧下率は、セメンタイト
を微細に析出させるために、少なくとも３％を必要とし
、一方、２０％を越えるときは、析出フェライト相を加
工することとなり、その結果、集合組織の発達が顕著と
なる。

尚、本発明においては、冷却停止温度又は巻取温度は６
５０℃以下であり、６５０℃よりも高い場合は、セメン
タイトの粗大成長し、粒界セメンタイトの伸長が起こる
。

以上のように、所定の化学成分を有する鋼片を所定の条
件に従って処理することによりて、集合組織を生成させ
ることなく、微細なフェライト組織を生成させると共に
、セメンタイトを微細に且つ多数フェライト中に生成さ
せるので、機械的特性にすぐれるのみならず、耐水素誘
起割れ性及び耐応力腐食割れ性にすぐれた熱延鋼板を得
ることができる。

以下に実施例を挙げて本発明を説明する。

実施例１第１表に示す化学成分を有する鋼片を粗圧延した後、第
２表に示す条件にてオーステナイト未再結晶域にて圧延
し、所定の温度にて仕上圧延し、本発明の方法に従って
急冷し、軽圧下し、巻取を行なって、厚さ８．８鶴の鋼
板を得た（発明法）。

比較のために、通常の方法に従って、第２表に示す温度
で仕上圧延し、急冷及びその後の軽圧下を実施すること
なく、巻取を行なって、厚さ８．８　ｍｍの鋼板を得た
（比較法）。

このようにして得た各鋼板の１／３幅の位置がら引張試
験片（ＪＩＳ　１４号Ａ試験片、径６龍、Ｃ方向切出し
）、シャルピー試験片（５鶴厚さ、２ｍＶノツチ、Ｃ方
向切出し）、水素誘起割れ試験片（長さ１００鶴、幅２
０ｎ、厚さ５額、表面仕上）及び応力腐食割れ性試験片
（長さ７５龍、幅１５ｍｍ、厚さ５１、表面仕上）を作
製し、それぞれの試験に付した。

水素誘起割れ（耐ＨＩ　Ｃ）試験は、食塩５％と酢酸０
．５％を含み、硫化水素を飽和させた水溶液に９６時間
浸漬し、１鋼種について６断面の検査と超音波探傷器に
より判定した。評価基準はＱが割れなし、△が割れ長さ
率が３％未満、×が割れ長さ率が３％以上とした。ここ
に、割れ長さ率とは、Ｗを板幅、ａを亀裂長さとすると
き、また、耐応力腐食割れ（耐５ｃｃ）性は、降伏強さ
の７０％応力を付加した条件下に行なった。

試験終了後、表面を１０倍の顕微鏡にて観察して、表面
割れを調べ、評価基準はＯが割れなし、△が割れが認め
られる、×が割れが著しいとした。

第２表に鋼板の機械的性質、衝撃特性、耐水素誘起割れ
性及び耐応力腐食割れ性を示す。本発明の方法による鋼
板は、従来の製造方法による鋼板に比べて、機械的性質
及び衝撃特性がすぐれるのみならず、耐水素誘起割れ性
及び耐応力腐食割れ性にすぐれていることが明らかであ
る。

手続補正占（自発）昭和５９年１２月１０日

Claims

【特許請求の範囲】

（１）重量％でＣ０．０３〜０．３％、Ｓｉ０．０１〜１．０％、Ｍｎ０．５〜２．０％、Ａｌ０．００５〜０．０５％、残部鉄及び不可避的不純物よりなる鋼片を粗圧延した後
、オーステナイト未再結晶域における全圧下率を３０％
以上とし、温度９００〜８００℃にて仕上圧延した後、
平均冷却速度１５〜８０℃／秒にて温度７５０〜６５０
℃まで冷却し、加工率３〜２０％にて軽圧下することを
特徴とする耐水素誘起割れ性及び耐応力腐食割れ性にす
ぐれた高強度高靭性熱延鋼板の製造方法。
（２）重量％で（ａ）Ｃ０．０３〜０．３％、Ｓｉ０．０１〜１．０％、Ｍｎ０．５〜２．０％、ＡＥ０．００５〜０．０５％、及び、（ｂ）Ｎｂ０．１％以下、Ｔｉ０．０５％以下、Ｖ０．１％以下、Ｃｒ１．０％以下、Ｃｕ１．０％以下、Ｍｏ０．２％以下、及び、Ｎｉ０．２％以下よりなる群から選ばれる少なくとも１
種の元素、残部鉄及び不可避的不純物よりなる鋼片を粗圧延した後
、オーステナイト未再結晶域における全圧下率を３０％
以上とし、温度９００〜８００℃にて仕上圧延した後、
平均冷却速度１５〜８０℃／秒にて温度７５０〜６５０
℃まで冷却し、加工率３〜２０％にて軽圧下することを
特徴とする耐水素誘起割れ性及び耐応力腐食割れ性にす
ぐれた高強度高靭性熱延鋼板の製造方法。
（３）重量％で（ａ）Ｃ０．０３〜０．３％、Ｓｉ０．０１〜１．０％、Ｍｎ０．５〜２．０％、Ａｌ０．００５〜０．０５％、及び、（ｂ）Ｎｂ０．１％以下、Ｔｉ０．０５％以下、Ｖ０．１％以下、Ｃｒ１．０％以下、Ｃｕ１．０％以下、Ｍｏ０．２％以下、及び、Ｎｉ０．２％以下よりなる群から選ばれる少なくとも１
種の元素、（ｃ）Ｃａ０．００５０％以下、残部鉄及び不可避的不純物よりなる鋼片を粗圧延した後
、オーステナイト未再結晶域における全圧下率を３０％
以上とし、温度９００〜８００℃にて仕上圧延した後、
平均冷却速度１５〜８０℃／秒にて温度７５０〜６５０
℃まで冷却し、加工率３〜２０％にて軽圧下することを
特徴とする耐水素誘起割れ性及び耐応力腐食割れ性にす
ぐれた高強度高靭性熱延鋼板の製造方法。